Билет№34

1. Диэлектрики в электрическом поле

Диэлектрики это вещества, у которых электроны внешних оболочек атома не могут свободно перемещаться по объему диэлектрика под действием сколь угодно малого внешнего поля.

В зависимости от химического строения диэлектрики можно разделить на три группы:

1.      Неполярные диэлектрики.

К ним относятся такие диэлектрики ( парафин, бензол), у которых центры сосредоточения положительных и отрицательных зарядов совпадают.

Примечание: У неполярных диэлектриков возникающий дипольный момент при наложении внешнего электрического поля является упругим и пропорционален напряженности электрического поля.

2. Полярные диэлектрики

К ним относятся такие диэлектрики, у которых центры сосредоточения положительных и отрицательных зарядов не совпадают.

 

Примечание: Отличительной особенностью полярных диэлектриков является жесткий дипольный момент ( к таким диэлектрикам относятся вода, нитробензол и т. д.).

При помещении полярного диэлектрика во внешнее электрическое поле, дипольный момент каждой молекулы будет стремиться развернуться по полю, в тоже время этому процессу препятствует тепловое хаотическое движение, таким образом дипольный момент для полярного диэлектрика является функцией зависимости Е₀ от температуры.

3.      Ионные диэлектрики.

   К ионным диэлектрикам относятся вещества, имеющие ионную структуру.

   К ним относятся соли или щелочи: NaCl, KCl, и т.д.

   Примечание: При помещении ионного диэлектрика во внешнее электрическое поле в отличии от полярных диэлектриков будет наблюдаться смещение положительных зарядов по полю, а отрицательных зарядов против поля. Главное отличие в том, что в разумных интервалах температур энергия связи между ионами оказывается больше, чем энергия теплового движения.

Дипольный момент пластины в простейшем случае определяется как сумма  дипольных моментов отдельных составляющих.

Введем понятие вектора поляризации:

Примечание: При перераспределении зарядов в объеме пластины происходит электризация ее поверхности, причем  поверхностная плотность каждой из поверхностей   и одна и та же.

Заметим, что в силу определения вектор поляризации параллелен и совпадает по направлению с вектором напряженности внешнего электрического поля. Для слабых полей вектор поляризации линейно зависит от напряженности внешнего электрического поля.

             - диэлектрическая восприимчивость, зависит от строения диэлектрика, от способности этого диэлектрика перераспределять заряды во внешнем поле в линейной области.

   Получим выражение для напряженности электрического поля внутри диэлектрика, исходя из того, что:

2.Энергии связи ядра

А. Эйнштейн показал, что количество заключенной в веществе энергии непосредственно связано с его массой соотношением:

Е = mc²,

где Е – энергия, Дж;  m – масса, кг;  с – скорость света, м/с (с = 3•108 м/с).

Физическая сущность этого уравнения состоит в том, что в природе нет нематериального движения. Как нет и не может быть материи без движения. Материя и движение неотделимы друг от друга. Выделение (или поглощение) энергии системой ведет к уменьшению (или увеличению) ее массы на величину ∆m, называемую дефектом массы:

∆Е = ∆mc²

Энергия, которую необходимо затратить для разделения ядра на свободные нуклоны (без сообщения им кинетической энергии), названа энергией связи ядра Е_св.

Разность между суммой масс свободных нуклонов и массой ядра называется дефектом массы атомного ядра ∆m_я. Энергия связи ядра E_св, МэВ, связана с дефектом массы соотношением:

Е_св = 931∆m_я,

где ∆m_я – дефект массы ядра, а.е.м.; 931 – энергетический эквивалент 1 а.е.м., МэВ.

Полная энергия связи ядра с атомным номером Z и массовым числом А равна:

Eсв = 931[Z•m_p + (A – Z)•m_n – m_я],

где m_я – масса ядра, а.е.м.; m_n – масса нейтрона, а.е.м.;  m_p – масса протона, а.е.м.

Однако, прочность ядра определяет не полная энергия связи Е_св, а энергия связи, приходящаяся на 1 нуклон данного ядра, т.е. удельная энергия связи:

Е_уд = E_св/А

Прочность различных ядер не одинакова. Наиболее прочными являются ядра с числом нуклонов около 60. Легкие ядра (с меньшим числом нуклонов) и тяжелые (с большим числом нуклонов) менее прочны. Следовательно, выделение энергии должно происходить как в случае деления тяжелых ядер на ядра средней массы, так и в случае соединения легких ядер в более тяжелое ядро той же средней массы. Практически и тот, и другой путь получения энергии используется в настоящее время. Первый путь применяется в ядерных реакциях с тяжелыми элементами (уран, плутоний). Второй путь применяется в термоядерных реакциях с легкими элементами (изотопы водорода).

3

воздух под поршнем насоса имел давление 10^5па и объем 200 см^3.при каком давлении воздух займет объем 130 см^3,если его температура не изменяется?

Дано: Решение:

p2=p1*V1/V2

p=10^5па p2=10^5па*130см^3/200см^3=650000па

V=200см^3

V=130см^3

Найти:

P2

Билет№35